EpCAM-Conjugated porous silicon nanoparticles for targeted cancer chemoimmunotherapy

Abstract

Porous silicon (PSi) nanoparticles (NPs) are known for being high efficient drug delivery vehicles for poorly water-soluble drugs, e.g. anticancer agents. However, bare NPs lack efficiency as they do not specifically target cancer cells, thus not avoiding interaction with healthy cells. In this work, sorafenib, an anticancer agent, loaded undecylenic acid thermally hydrocarbonized PSi (UnTHCPSi) NPs were successfully biofunctionalized with anti-EpCAM antibody (Ab), to target CD326 receptor overexpressing cells in order to enhance intracellular uptake and avoid interaction with healthy cells. In addition to the improvement of sorafenib dissolution in plasma by the UnTHCPSi NPs, these NPs have also shown low cytotoxicity, resulting in enhanced biocompatibility. The biofunctionalization with the antibody have led to a significant increase in cellular uptake by MCF-7 breast cancer cells (CD326 overexpressing cells) when compared with the control, MDA-MB-231 breast cancer cells (do not express CD326). Besides, the enhanced cellular uptake has resulted in a significant increase in the in vitro antiproliferation effect. The results were confirmed by TEM, flow cytometry and confocal microscopy. Our achievements demonstrated the potential of the anti-EpCAM conjugated UnTHCPSi NPs to enhance anticancer therapy by improving drug release, intracellular uptake and active targeting.

Nanoparticulas (NPs) porosas de silício (PSi) são veículos altamente eficientes para entrega de fármacos pouco hidrossolúveis, como por exemplo, fármacos anticancerígenos. Contudo, este tipo de NPs têm falta de eficácia se não sofrerem funcionalização. Isto devese à sua baixa especificidade para células cancerígenas, o que leva a interacções indesejáveis com as células saudáveis. Neste trabalho, o fármaco anticancerígeno sorafenib foi incorporado, com sucesso, em NPs porosas de silício tratadas com ácido undecilénico (UnTHCPSi) e posteriormente biofuncionalizadas com o anticorpo anti-EpCAM. Além de promoverem a dissolução do sorafenib no plasma, estas NPs possuem baixa citotoxicidade, resultando numa maior biocompatibilidade. A biofuncionalização com o anticorpo levou a um aumento significativo do uptake pelas células mamárias cancerígenas MCF-7 (sobreexpressam o receptor CD326),b quando comparadas com as MDA-MB-231 (não expressam o receptor e por isso são consideradas como grupo controlo). Este aumento resultou num maior efeito antiproliferativo, in vitro. Os resultados, confirmados por microscopia electrónica de transmissão, citometria de fluxo e microscopia confocal, demonstraram que as UnTHCPSi NPs conjugadas com o anticorpo anti-EpCAM, têm capacidade para melhorar a terapia anticancerígena, através de um aperfeiçoamento da libertação do fármaco, uptake intracelular e targeting.